WSQME：一种Web 服务质量自动估测
平台
贺培，赵耀**
作者简介：贺培，（1987-），女，北京邮电大学硕士研究生，主要研究方向：服务计算
通信联系人：赵耀，男，副教授，主要研究方向：下一代网络业务提供和业务支撑技术. E-mail:
zhaoyao@bupt.edu.cn
5 （北京邮电大学网络技术研究院，北京 100876）
摘要：目前诸多关于web 服务的研究是基于web 服务质量进行的，因此获得准确的服务质量
对这些基于web 服务质量的相关研究具有重大意义。目前关于web 服务质量的预测准确度不
高，尤其是对在用户端调用服务能够获得的服务质量的预测，因为这类服务质量依赖于用户
端网络和机器环境并且是持续变化的。为了较准确的预测出服务在用户端调用时呈现的服务
10 质量，本论文设计了一种web 服务质量自动估测平台来预测服务在用户端呈现的服务质量，
通过测量服务在不同地理区域内呈现的服务质量，结合基于网络测量的预测算法预测服务在
用户端被调用时可以获得的服务质量属性。本系统预测方法的依赖数据是通过真实调用服务
获得的服务质量属性数据，同时以服务质量的用户依赖性及动态变化特性为方法的根本出发
点，从而很大程度的提高了对于用户端服务质量的预测准确率。
15 关键词：Web 服务；服务质量预测；服务质量测量
中图分类号：TP317
 0 引言
Web 服务是建立可互操作的分布式应用程序和SOA 架构的重要组件。SOA 促进了web
服务的蓬勃发展，网络中的Web 服务数目日益增多，Web 服务的QoS 是用来衡量服务优劣
最为常用的标准，因此准确预测web 服务的QoS 对于基于服务质量的研究工作、从海量服
40 务中检索出满足用户质量需求的服务有很重要的意义。
某些服务质量属性是是通过用户端的调用呈现出来的，这类服务质量属性与服务被调用
的环境密切相关：1、用户依赖性，依赖于用户到服务部署位置的地理距离、用户所处网络
环境，同时还会受到用户的本机状态的影响等，例如不同用户调用同一个服务的同一个操作
 需要的响应时间有可能不同，甚至差别很大；2、动态变化性：服务提供的服务名称、操作
45 名称、操作数量、操作的参数、甚至服务的部署位置都有可能发生变化；服务的访问量和网
络环境亦是动态变化的，这些变化因素都将影响到服务在用户端呈现的服务质量。服务质量
的这些特征使得每个用户获得的服务质量不尽相同，然而对每个用户调用服务得到的服务质
量都进行测量是不现实的，因此能够较准确的预测出服务在用户端呈现的服务质量成为一个
难点。为了解决这个问题，本文提出一种能够实现自动估测web 服务质量的系统平台，该
50 系统不仅向服务的消费者以及服务提供者提供了一个公共的服务质量估测平台，用户不需要
安装任何客户端程序，只需要通过浏览器即可获得用户调用某一服务可获得的实时服务质量
数据或者用户指定的其它主机调用服务可获得的实时服务质量，以及web 服务在不同地理
范围内呈现的服务质量，同时也可以为基于QoS 的服务选择[1]、服务组合[2][3]、或者服务推
荐[4]的研究提供更为准确的以用户为中心的服务QoS 数据。
55 本文对于如何准确预测出用户端调用服务可获得的服务质量展开研究，对web 服务质
量自动估测平台的系统架构和工作流程进行了深入的阐述。
1 WSQME 系统架构
Web 服务质量自动估测平台要实现两个最终目标：1、从不同的地理位置收集web 服务
的服务质量属性值；2、估算指定的web 服务在用户端被调用可获得的实时服务质量属性值，
60 在本文中我们只关注的服务质量属性是调用服务的响应时间。服务的响应时间不仅体现了服
务的性能也直接影响到用户本地程序的性能，所以响应时间是服务消费者和服务提供者最关
心的服务质量属性。
1.1 系统架构
为了结果的客观准确，系统采用分布式的部署服务测量平台，通过分布于全球不同的地
65 理区域的服务测量节点实际调用服务来获得服务在不同地理位置调用需要的的响应时间。服
务质量是动态变化的，因此服务质量测量平台需要收集服务在不同时刻调用需要的响应时
间。
服务质量具有用户依赖性，其中最主要的原因是用户调用服务操作，需要经由网络传递
soap 请求和响应，传递soap 消息的时间和网络延时相关，网络延时主要决定于用户和服务
70 部署节点之间的网络距离，不同的网络距离导致了不同用户调用服务消耗的时间有所不同。
基于服务质量的这一特性，系统采用了基于网络定位方法的预测算法来估测soap 消息从用
户节点到服务部署节点之间传递消耗的时间，然后结合服务测量节点收集到的响应时间来估
测用户调用服务需要的响应时间。
系统采用B/S 结构，既不需要在客户端安装任何客户端程序，也不需要用户参与调用任
75 何系统接口，预测过程对用户是完全透明的。估测目标用户端的唯一限制是用户机器可以接
收ping 消息。
下图为WSQME 的系统架构，其中虚线表示控制流，实线表示数据流。
 WSQME 包含三种主要组件，它们之间相互协作共同提供完成的Web 服务质量的估测。
任务调度器是WSQME 的全局控制器组件，位于一个单独的节点，负责用户请求的接
收和整个系统任务的分配。它是所有用户和第三方应用的数据请求的主要入口。任务调度器
接收到用户的请求，根据任务分配策略将用户请求控制信息分配到合适的Web 服务测量节
85 点，以使测量节点完成用户的网络定位。任务调度器还负责接收来自WSDL 网络爬虫的
WSDL 文件更新信息，并将更新控制信息发送到所有的Web 服务测量节点，来更新每个测
量节点的调用的服务。
Web 服务测量节点是WSQME 的核心工作节点，分布于全球不同地理位置的多个节点，
负责从不同地理位置采集Web 服务质量、用户网络位置的定位、Web 服务部署点的网络位
90 置的定位等。测量节点内部的主要工作模块有：
  测量控制器：负责接收来自任务调用器的控制信息，并将信息转发到控制信息对应
的工作模块。
  WSDL 文件获取：WSDL 网络爬虫将从Internet 中爬取的WSDL 存储在WSDL 存
储器中，WSDL 文件获取模块负责从存储器中下载WSDL 文件到本地。接收到
95 WSDL 更新控制消息后，将重新下载WSDL 文件，将本地原文件删除，并通知Stub
生成器和WSDL 解析器做相应的更新。
 Stub 生成器：本系统采用的Axis2 的WSDL2JAVA 工具根据本地WSDL 文件生成
每个Web 服务对应的Java 客户端桩代码。
  WSDL 解析器：解析WSDL 文件，解析内容包括，服务对应的客户端桩代码的类
100 名称，服务操作在服务类中对应的类名称，服务操作的参数在服务操作类中对应的
赋值函数名称。为了简化Web 服务测量节点的外部依赖，将解析结果封装成Java
实例，并将结果实例序列化为本地二进制文件来存储解析结果。
当没有WSDL 文件的添加、更新或者删除， WSDL 文件获取、Stub 生成器和WSDL
解析器模块一次完成。接收到更新控制信息后，各模块要完成相应的添加、更新或
105 者删除。
  Web 服务调用器：web 服务质量是动态变化的，因此web 服务调用器通过不间断轮
询调用由Stub 生成器生成的客户端桩代码来调用每个服务的操作，同时记录服务操
作调用的响应时间。
  用户网络距离测量：用户请求控制信息中包含用户的IP 地址，测量节点接收到用
110 户请求控制信息，向用户所在机器发送Ping 消息，测量本测量节点到用户节点的网
络距离，并将消息的往返时间发送到RTT 估算器，用于RTT 估算器对服务在用户
端被调用所需响应时间。
  Web 服务属性更新：Web 服务调用器调用完一个服务，并且测量节点网络更新模块
更新本机网络位置完毕后，web 服务属性更新模块更新被测web 服务的网络位置，
115 最后将Web 服务调用器的记录结果以及更新的web 服务的网络位置发送到web 服
务属性存储器中。
 测量节点网络位置更新：Web 服务调用器调用完一个服务，测量节点在网络中的位
置需要更新一次。首先该模块从web 服务属性存储器中获取其它测量节点当前的位
置，然后分别向其它测量节点发送ping 消息来获取本机到其它测量节点网络距离，
120 根据Vivaldi[5]算法，更新本机的当前位置。
RTT 估测器是完成WSQME 最后工作的节点，RTT 估测器接收到所有的被调度测量节点
返回的用户网络距离或者定时器超时之后，从web 服务属性存储器中获取相应的数据，然
后估算soap 消息从用户端到web 服务部署节点传送所需的时间，进而估算服务操作调用需
要的响应时间。
125 1.2 Web 服务质量自动预测过程
WSQME 完成两大功能：1、服务质量的测量；2、用户端服务质量的预测。
服务质量测量主要是通过服务测量节点实际调用服务，从不同的地理位置收集web 服
务的质量属性，是用户端服务质量预测的基础。
用户端服务质量预测采用基于网络定位的估测算法，利用服务质量测量的结果，估算出
130 用户端的web 服务的质量属性。首先系统需要定位的web 服务的资源有：服务测量节点、
估测目标用户节点、服务部署节点、服务提供的操作，这些资源在网络中对应一个虚拟坐标，
以标示资源在网络中的位置，由于网络的动态变动导致虚拟坐标的变化浮动，因此需要系统
不间断的调整web 服务资源的定位。其中服务部署节点是真正运行web 服务程序的主机；
服务提供的操作为web 服务向外部程序提供的接口。
135 1.2.1 服务质量测量流程
图2 左侧展示了Web 服务质量测量的工作流程，右侧为web 服务调用的内部流程。
 图 2 Web 服务质量测量工作流程
140 1） 部署在Web 服务测量节点的服务测量系统首次启动后，检测WSDL 文件需要更新，
WSDL 文件获取模块从WSDL 文件存储器中下载WSDL 文件到本地。
2） 下载完成后，WSDL 解析模块开始工作，解析模块首先利用工具WSDL4j 从WSDL
文件中解析出服务的名称、服务的操作名称、操作参数的名称。WSDL 使用 XML
Schema 语法来定义数据类型，服务的操作参数类型有可能是基本类型，也可能是
145 复杂数据类型比如数组类型、嵌套类型等，WSDL 解析模块不需要解析参数的类型，
学术论文网Tag：代写代发论文 论文发表 计算机论文 职称论文发表